Способ изготовления сортовых гнутых профилей

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления сортовых гнутьж профилей проката в валках профилегибочного стана. Целью изобретения является повышение качества профилей за счет обеспечения точностиих геометрических размеров и уменьшения утонения мест изгиба. Заготовка профиля в задающем переходе перемеС ается вдоль профилегибочного .стана. В последующих переходах подгибают полки профиля относительно стенки. По крайней мере в одном из технологических переходов сжимают полки профиля в поперечном направлении, прикладывая усилия к их торцам. Одновременно освобождают внутренние поверхности мест изгиба от воздействия усилий. Величину поперечного усилия сжатия определяют из соотношения расчетным путем. 3 ил., 1 табл. е (Л 1C ;О to СО ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (з() 4 В 21 D 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

@ ((ЯЗИ Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

„.13

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ легибочного стана. Целью изобретения является повышение качества профилей за счет обеспечения точности.их гео(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ COPTOBbIX

ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к.способам изготовления сортовых гнутых профилей проката в валках профи(21) 3927718/25-27 (22) 11.07.85 (46) 23.02.87. Бюл. Р 7 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) А.П.Игнатенко, Я.В.Хижняков, А.П.Антипенко, В.Б.Калужский и А.М,Смоляров (53) 62I.981.1(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 606657, кл. В 21 D 7/00, 15.05.78. метрических размеров и уменьшения утонения мест изгиба. Заготовка профиля в задающем переходе перемещается вдоль профилегибочного.стана. В последующих переходах подгибают полки профиля относительно стенки. По крайней мере в одном из технологических переходов сжимают полки профиля в поперечном направлении, прикладывая усилия к их торцам. Одновременно освобождают внутренние поверхности мест изгиба от воздействия усилий. Величину поперечного усилия сжатия определяют из соотношения расчетным путем, 3 ил., 1 табл.

1291237

П 1

+ — 1+ --aã s

ЗР; 12т где М удельный иэ гибающий момент, необходимый для формовки места изгиба в i-м технологи10 E. 12)6

П=(10..

S

25 ы<, З0 ьс(0 9P . P

0 б5о. к зп .

1 ход в i-м технологическом переходе; длина участка нижнего валка у места изгиба, на коФ

С. =r с8- Н1 где P тором отсутствует контакт между полосой и нижним валком в i-м тех- нологическом переходе; наружный радиус места изгиба в i-м г„; технологическом переходе; радиус нейтрального слоя деформаций места изгиба в осевой плоскости валков i-го

q dx. ( (3) 1

Изобретение относится к механической обработке листового материала с помощью валков специальной формы и предназначено для использования в черной металлургии, транспортном машиностроении и строительстве.

Цель изобретения — повышение качества профилей эа счет обеспечения точности их геометрических размеров и уменьшения утонения мест изгиба.

На фиг, 1 показана схема формовки гнутого швеллера согласно предлагаемому способу; на фиг.2 — схема для определения поперечных усилий Р;; на фиг.3 — калибр промежуточного перехода при формовке гнутого швеллера по предлагаемому способу.

В задающем технологическом переходе I заготовка 1 профиля перемещается вдоль стана. В технологических переходах II u III по крайней мере в одном из них, при подгибке полок 2 и 3 профиля относительно стенки 4 одновременно внутренние поверх,ности 5 и 6 мест 7 и 8 изгиба освобождают от воздействия усилий и полки 2 и 3 профиля сжимают в поперечном направлении усилиями, минимальную величину которых определяют из соотношения величина поперечного усилия сжатия, приложенного 35 нормально к торцу каждой полки в i-м технологическом переходе; — полное усилие давления металла стенки профиля на валки в -м технологическом.переходе; — суммарный угол подгибки полки профиля в i-м технологическом переходе; 45

Р„„ — величина критической силы потери устойчивости.

Давление металла стенки профиля на валки при профилировании может быть определено по зависимости

4 о = — -- С,ixah С (2)

1, б852х (Ь-x) где х — расстояние от вершины места изгиба (начала координат) до рассматриваемого сечения.

И = -S fe (1--)(1--= -«)l+

1 П 4Я,-Р

8 е 3е s ческом переходе; модуль упругости первого рода материала заготовки; предел текучести материала заготовки; модуль упрочнения материала заготовки на втором участке графика истинных напряжений; ширина стенки профиля; толщина заготовки. суммарный угол подгибки полки профиля в i-м технологическом переходе; угол подгибки полки профиля за протехнологического перехода.

Полное усилие- давления металла стенки профиля на валки вычисляют по формуле

1291237

t,„(— — 1) . (4)

Из зависимостей (2) и (3) имеют

) Е8,1 ;С;

0,8426 ./и

При изготовлении профилей согласно предлагаемому способу полное усилие давления металла стенки 4 профиля на валки Q. в каждом технологи1 ческом переходе уравновешивается двумя поперечными усилиями Р-, приложенными к торцам -обеих полок 2и 3: р — QL — 1 p (1)

2sinp(; t,6852 Ждпд, " C; (5) 15

На основании экспериментальных исследований установлено, что минимальная величина поперечного сжимающего усилия, приложенного нормально к торцу каждой полки в осевом Zp поперечном сечении полосы в -1-м технологическом переходе, определяется по формуле

0 8 5$ И zt,ас . h

1„(— — 1), (6) Для предотвращения потери устойчивости полки при сжатии в поперечном направлении максимальная величина поперечного усилия не должна пре- 30 вышать критической силы потери устойчивости. Критическая сила P„, пластинки может быть определена. по формуле

4З D

P

b (7) 35

Е,з где D=- — — — — — цилиндрическая

12 (1-,М ) жесткость пластинки при изгибе;

Р— коэффициент Пуассона (для стали р =0,3)

На основании экспериментальных исследований установлено, что максимальная величина поперечного сжимаю- 45 щего усилия, приложенного нормально торцу каждой полки в осевом поперечном сечении полосы в.i-м технологическом переходе, определяется по формуле

50 ъ

ЕЯ

<, 4CkKC () где Ь вЂ” ширина полки профиля.

Освобождение внутренних поверхностей мест изгиба от воздействия усилий при формовке подгибкой плоских элементов со сжатием полок в поперечном направлении обеспечивает повышение качества выполнения размеров за счет устранения пружинения, а следовательно, уменьшения недоформовки углов, радиусов и отклонения линейных размеров. Пружинение устраняется ликвидацией поперечных растягивающих усилий путем сжатия полок в поперечном направлении одновременно с подгибкой. Освобождение внутренних мест изгиба при подгибке и поперечное сжатие подгибаемых полок сводит утонение металла в местах изгиба к минимуму, а при определенных режимах формовки может созда— ваться утолщение металла в местах изгиба или равенство толщине заготовки, Ввиду того, что при обычном профилировании наиболее интенсивный износ валков происходит в местах контакта их с внутренними поверхностями мест изгиба полосы, что требует ремонта валков, то при освобождении этих поверхностей по предлагаемому способу увеличивается стойкость валков.

Наличие математических зависимостей для определения усилий и их предельно допустимых величин позволяет достаточно точно производить расчет параметров формовки каждого конкретного профиля.

Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью устройства, содержащего комплект валков для изготовления сортового гнутого профиля.

Так, например, численные значения суммарных углов подгибки полок профиля, минимальных и максимальных значений поперечной сжимающей силы при изготовлении швеллера 120х100х4 мм из стали Ст.3 (с шириной стенки профиля h=120 мм, шириной полки профиля

Ь=100 мм, толщиной заготовки S=4 мм, пределом текучести материала загоМп товки G, =240 вЂ, модулем упрочнения

Ип материала заготовки П=10й =2400 †)

T M определенные согласно предлагаемому способу, приведены в таблице.

Профиль формуют непрерывным способом на профилегибочном стане

1-4х50-300 из рулонной заготовки.

В задающем технологическом переходе

1 (I) заготовка 1 направляется вдоль стана.

1291237 стойкость и уменьшить массу рабочих валков; повысить качество внутренней поверхности мест изгиба сортовых гнутых профилеи.

5 Предлагаемый способ не оказывает отрицательного влияния на состояние окружающей среды.

Экономический эффект получают за счет повышения качества сортовых гнутых профилей, повьппения стойкости и уменьшения массы рабочих валков. где Р,.

В технологических переходах 2-10 (II и Ш) одновременно освобождают внутренние поверхности 5 и 6 мест 7 и 8 изгиба профиля от воздействия усилий, а полки 2 и 3 профиля сжимают в поперечном направлении усилиями

Р1. СУммаРные Углы подгибки полок.е4. определяют по методу экспертных оценок (и применяют их равными углам подгибки при изготовлении профиля по известному способу), Минимальные значения поперечной сжимающей силы

Р„„,„„ определяют по формуле (i), а максимальные значения P. — по

1, Маке формуле (2). Действительные значения поперечной сжимающей силы Р, определяют экспериментально.

Для получения готового профиля по предлагаемому способу (как и по известному снособу) потребовалось 20 десять технологических переходов.

Утонение металла мест изгиба готового профиля составляет 5-67, а отклонение .по ширине полки составляет

+1,2-1,5 мм, что находится в пределах требований (допускаемое предельное отклонение по ширине полки при непрерывном профилировании для полок шириной от 50 до 100 мм составляет

+1,2 мм, для I категории +1,5 мм).

Согласно данным опытной проверки на профилегибочном стане 1-4х50-300 предлагаемый способ изготовления позволяет по сравнению с известным способом повысить качество сортовых гну- 35 тых профилей путем повышения точности их геометрических размеров и уменьшения утонения мест изгиба (например, при изготовлении швеллера 120хi00õ4 mi, по предлагаемому способу утонение 40 мест изгиба готового профиля составляет 5-6Х, а при изготовлении по известному способу 10-11X., отклонение по ширине полки при изготовлении по предлагаемому способу составляет 15

+1,2-1,5 мм, при изготовлении по известному способу +3,0 мм); повысить

Фор мула изобретения

Способ изготовления сортовых гнутых профилей проката, преимущественно швеллерного типа путем многопереходкой подгибки элементов профиля в валках, при котором по крайней мере в одном из технологических переходов сжимают полки профиля в поперечном направлении приложением усилий к их торцам с одновременным освобождением вунтренней поверхности мест изгиба от воздействия усилий, отличающийся тем, что, с целью повышения качества профилей за счет обеспечения точности их reoметрических размеров и уменьшения утонения мест изгиба, величину поперечного усилия сжатия определяют из соотношения

0 650;

9Р P л О, кР Silld — .величина поперечного усилия сжатия в i""ì технологическом переходе; полное усилие давления стенки профиля на валки в i-м технологическом переходе; суммарный угол подгибки каждой полки профиля в i-м технологическом переходе; величина критической силы потери устойчивости полки профиля.

1291237 силы

128

34,0

27,2 128

32 8 128

46,0

58,0

128

44,3

66,0

128

56,8

68,0

128

60,0

56,0

128

50,4

40,1

42,0

128

32,0

128

26,3

14,0

128

12,4

10

Переход i

Суммарный угол под гибки полок профиля ., 1 град

Минимальное значе ние поперечной сжимающей

Максимальное значение поперечной сжимающей силы ,I мыс

Действительное значение поперечной сжимающей силы

Р, кН

1 2.91 237

Составитель Е.Чистякова

Техред В. Кадар, Корректор А.Ильин

Редактор М.Бланар

Тираж 733 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 75/11

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная> 4